JP2013534082A - Active antenna array and method for relaying radio signals - Google Patents
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Abstract
本開示により、移動通信ネットワーク用の能動アンテナ列が教示される。能動アンテナ列は、ベースバンド部と、少なくとも1つのアンテナ要素により終端される複数の送受信部と、少なくとも1つのリンクとを備える。そのリンクは、複数の送受信部のそれぞれをベースバンド部に結合する。そのリンクはデジタルリンクであり、選択可能なペイロードレートでペイロード信号を中継するように構成される。デジタルリンクは、さらに固定タイミングレートでタイミング信号を中継するように構成され、そのときは選択可能なペイロードレートでタイミング信号がペイロードに埋め込まれる。本開示により、無線信号を中継するための方法、能動アンテナ列を製造するためのコンピュータプログラム、およびその方法を実行するためのコンピュータプログラムがさらに教示される。 According to the present disclosure, an active antenna array for a mobile communication network is taught. The active antenna array includes a baseband unit, a plurality of transmission / reception units terminated by at least one antenna element, and at least one link. The link couples each of the plurality of transceiver units to the baseband unit. The link is a digital link and is configured to relay the payload signal at a selectable payload rate. The digital link is further configured to relay the timing signal at a fixed timing rate, at which time the timing signal is embedded in the payload at a selectable payload rate. The present disclosure further teaches a method for relaying radio signals, a computer program for manufacturing an active antenna array, and a computer program for performing the method.
Description
他の出願の相互参照
本願は、2010年6月3日に出願された米国特許出願第12/792,936号の優先権および利益を主張する。本願は、2009年10月12日に出願された米国特許出願第12/577,339号「無線信号を中継するための無線システムおよび方法(A RADIO SYSTEM AND A METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS)」に関する。本願は、本願と同時に出願された「同期したデジタルデータのインタフェースを有する、無線信号を中継するための能動アンテナ列および方法(ACTIVE ANTENNA ARRAY AND METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS WITH SYNCHRONOUS DIGITAL DATA INTERFACE)」という名称の米国特許出願にも関する。前述の各特許出願の開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
This application claims the priority and benefit of US patent application Ser. No. 12 / 792,936, filed Jun. 3, 2010. This application relates to US patent application Ser. No. 12 / 577,339, “A RADIO SYSTEM AND A METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS”, filed Oct. 12, 2009. The present application is named “ACTIVE ANTENNA ARRAY AND METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS WITH SYNCHRONOUS DIGITAL DATA INTERFACE” filed at the same time as the present application. Also related to US patent applications. The entire disclosure of each of the aforementioned patent applications is incorporated herein by reference.
本発明の分野
本発明の分野は、無線信号を中継するための能動アンテナ列に関する。さらに、本発明の分野は、移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法に関する。さらに、本発明の分野は、能動アンテナ列の製造を実行するファウンドリを可能にするコンピュータプログラム製品、および移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法をプロセッサが実行することを可能にするコンピュータプログラム製品に関する。
The field of the invention relates to an active antenna array for relaying radio signals. Furthermore, the field of the invention relates to a method for relaying radio signals in a mobile communication network. Further, the field of the invention is a computer program product that enables foundries to perform the manufacture of active antenna arrays, and a computer that enables a processor to perform a method for relaying radio signals in a mobile communication network. Regarding program products.
移動通信ネットワークの使用は、過去10年間にわたって増加している。移動通信ネットワークのオペレータは、移動通信ネットワークのユーザによる、サービスに対する増加する要求を満たすために、基地局の個数を増加させている。基地局は、典型的には、(能動)アンテナ列に結合される。無線信号は、典型的には、移動通信ネットワークのセル内に中継され、その逆も行われる。移動通信ネットワークのオペレータにとっては、基地局のランニングコストを低下させることが興味の対象である。アンテナが埋め込まれた無線システムとしてその無線システムを実施することは、1つの選択肢である。アンテナが埋め込まれた無線システムが能動アンテナ列として形成されたときは、無線システムのハードウェア構成要素のいくつかをチップ上で実施することができる。したがって、能動アンテナ列により、基地局のコストが低下する。アンテナが埋め込まれた無線システムとして無線システムを実施することにより、基地局のハードウェア構成要素を収容するために必要なスペースが縮小する。アンテナが埋め込まれた無線システムを実施すると、無線システムの通常動作中の電力消費が実質的に低下する。 The use of mobile communication networks has increased over the past decade. Mobile communication network operators are increasing the number of base stations in order to meet the increasing demand for services by users of mobile communication networks. The base station is typically coupled to an (active) antenna array. Radio signals are typically relayed into a cell of a mobile communication network and vice versa. For operators of mobile communication networks, it is of interest to reduce the running costs of base stations. Implementing the wireless system as a wireless system with an embedded antenna is one option. When a wireless system with embedded antennas is formed as an active antenna array, some of the hardware components of the wireless system can be implemented on a chip. Therefore, the cost of the base station is reduced by the active antenna array. By implementing the wireless system as a wireless system with embedded antennas, the space required to accommodate the base station hardware components is reduced. Implementing a wireless system with an embedded antenna substantially reduces power consumption during normal operation of the wireless system.
ユーザの人数が増加しても、移動通信ネットワークの個々のユーザに信頼できる質のサービスを提供することが興味の対象である。移動通信ネットワーク内におけるユーザの人数の増加に対処するためのいくつかの技法が提案されている。そのいくつかの技法のうちの1つは、能動アンテナ列により中継されるビームを様々な方向に向けて移動通信ネットワークのセル内のサービスエリアを改善するためのビーム形成能力を含む。ビーム形成技法は、能動アンテナ列のいくつかのアンテナ要素間における定められた位相および振幅の関係に依拠する。伝送経路および/または受信経路は、少なくとも1つのアンテナ要素に関連する。伝送経路および/または受信経路を較正するには、それぞれのアンテナ要素の間における定められた位相、振幅および遅延の関係を与える必要がある。較正により、能動アンテナ列の個々の伝送経路に沿って蓄積される位相、振幅および遅延の偏差を推定することが可能になる。同様に、較正には、それぞれの受信経路に沿って蓄積される位相、振幅および遅延の偏差を推定することが含まれる。第2のステップでは、伝送経路に沿って蓄積される位相、振幅および遅延の偏差を訂正することができる。ビーム形成技法を可能にするために、適切な位相および振幅の変化を個々の伝送/受信経路に加えて、能動アンテナ列の個々の伝送/受信経路の間における定められた位相および振幅の関係を生じさせてもよい。 Even as the number of users increases, it is of interest to provide reliable quality services to individual users of a mobile communication network. Several techniques have been proposed to deal with the increasing number of users in mobile communication networks. One of its several techniques includes the ability to form a beam to improve the service area within a cell of a mobile communication network by directing beams relayed by an active antenna array in various directions. Beamforming techniques rely on defined phase and amplitude relationships between several antenna elements of the active antenna array. The transmission path and / or the reception path is associated with at least one antenna element. To calibrate the transmission path and / or the reception path, it is necessary to give a defined phase, amplitude and delay relationship between the respective antenna elements. Calibration allows estimation of phase, amplitude and delay deviations accumulated along the individual transmission paths of the active antenna array. Similarly, calibration includes estimating the phase, amplitude and delay deviations accumulated along each receive path. In the second step, phase, amplitude and delay deviations accumulated along the transmission path can be corrected. Appropriate phase and amplitude changes are applied to the individual transmit / receive paths to enable a beamforming technique to establish a defined phase and amplitude relationship between the individual transmit / receive paths of the active antenna array. It may be generated.
最近の移動通信ネットワークでは、パケット化されたペイロード信号として、ペイロード信号が能動アンテナ列に与えられる。パケット化されたペイロード信号のパケットは、パケット化されたペイロード信号がデジタル無線インタフェースに与えられたときの定められた時間的順序を有する。能動アンテナ列内でいくつかの(データ)処理をパケット化されたペイロード信号に加えてもよい。その(データ)処理は、典型的には、パケット化されたペイロード信号がいくつかのバッファおよびPLLにより同期されたクロック領域を通過することを含む。そのデータ処理を用いて、システムが再始動(リセット)されるたびに、パケットストリームのタイミングを変化させてもよい。先行技術では、パケット化されていない信号を用いて、無線局の製造中無線局により中継されるときに、パケット化されていないペイロード信号がそれに沿って進む伝送経路を較正することが可能であり、それが通例であった。 In a recent mobile communication network, a payload signal is given to an active antenna array as a packetized payload signal. The packetized packet of payload signals has a defined temporal order when the packetized payload signal is applied to the digital radio interface. Some (data) processing within the active antenna array may be added to the packetized payload signal. The (data) processing typically involves the packetized payload signal passing through several buffers and a clock domain synchronized by the PLL. The data processing may be used to change the timing of the packet stream each time the system is restarted (reset). In the prior art, it is possible to use a non-packetized signal to calibrate the transmission path along which the non-packetized payload signal travels when relayed by the radio station during radio station manufacturing It was customary.
対応する無線信号が能動アンテナ列のアンテナ要素により中継されるまでデジタル無線インタフェースに到達する無線信号が経験する遅延は、能動アンテナ列の中継を整合させるためには興味深い。その遅延は、それぞれのアンテナ要素の間における位相関係、および位置に基づくサービスに影響を及ぼす。その遅延は、ケーブル長などのいかなる変化によっても影響される。 The delay experienced by a radio signal reaching the digital radio interface until the corresponding radio signal is relayed by the antenna element of the active antenna array is interesting for matching the relay of the active antenna array. The delay affects the phase relationship between the respective antenna elements and the position based service. The delay is affected by any change such as cable length.
先行技術では、能動アンテナ列の構成要素、例えばケーブルが置き換えられるたびに、能動アンテナ列を再較正する必要があった。先行技術での再較正は費用がかかり、時間がかかる。 In the prior art, each time an active antenna array component, eg, a cable, was replaced, the active antenna array had to be recalibrated. Prior art recalibration is expensive and time consuming.
(シーメンスに譲渡された)米国特許第6,693,588号には、電子的に位相が制御されるグループアンテナが開示されている。電子的に位相が制御されるグループアンテナは、すべての参照信号により共有される参照点を用いて較正される。ダウンリンクでは、互いに区別することができる参照信号が、グループアンテナの個々のアンテナ要素により同時に伝送され、共有される参照点で受信された後、適切に分離される。 US Pat. No. 6,693,588 (assigned to Siemens) discloses a group antenna with electronic phase control. Electronically phase controlled group antennas are calibrated using a reference point shared by all reference signals. In the downlink, reference signals that can be distinguished from each other are transmitted simultaneously by the individual antenna elements of the group antenna and received at the shared reference point, and then separated appropriately.
米国特許第6,693,588号のシーメンスのシステムでは、アンテナ要素の固定した空間的な配置が開示されている。 In the Siemens system of US Pat. No. 6,693,588, a fixed spatial arrangement of antenna elements is disclosed.
図1aは、先行技術による受動アンテナ列1aを示す。基地局5が、基地局信号7を受動アンテナ列1aに与える。デジタルインタフェースが、受動アンテナ列1aの基地局5と中央ベースバンド処理部10の間で基地局信号7を伝える。中央ベースバンド処理部10は、伝送信号Txを増幅するために、伝送信号Txを電力増幅器60に転送する。伝送信号Txは、典型的には、移動通信システムの伝送帯域で与えられることが理解されよう。中央ベースバンド部10を出て行く信号は、アナログ領域の伝送信号である。増幅器60に入る伝送信号Txは、受動アンテナ列1aの伝送帯域にアップコンバートする必要がある。伝送信号Txがデジタル領域にあるならば、伝送信号Txはさらにデジタル・アナログ変換をする必要がある。そしてデジタル・アナログ変換は、増幅器60による増幅の前に、デジタル・アナログ変換器(図示せず)により実行される。増幅器60を出て行くアナログ伝送信号は、個々の伝送経路に転送される。各伝送経路は、アナログ伝送信号を個々のアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nに転送するデュプレックスフィルタ25−1,25−2,...,25−Nを備える。1つより多くの個々のアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nを、個々のデュプレックスフィルタ25−1,25−2,...,25−Nに結合してもよいことに留意されたい。個々のデュプレックスフィルタ25−1,25−2,...,25−Nに入る前に、アナログ伝送信号は、受動給電網40aを通過する。受動給電網40aにより、それぞれのアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nにより終端されるそれぞれの伝送経路の間における固定した位相、振幅および/または遅延の関係が課される。受動給電網40aには、ビーム整形の点で柔軟性がほとんどない。受動給電網40a内で構成要素がどのように変化しても、増幅器60からそれぞれのデュプレックスフィルタ25−1,25−2,...,25−Nへの経路を再較正することが必要になる。それぞれの伝送経路は、増幅器60から受動給電網40aおよび個々のデュプレックスフィルタ25−1,25−2,...,25−Nを横切って延び、個々のアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nにより終端されることが理解されよう。
FIG. 1a shows a
受動アンテナ列1aの個々の受信経路は、個々のアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nから、デュプレックスフィルタ25−1,25−2,...,25−Nおよび受動給電網40aを経由して延び、包括的な受信信号Rxとして受信増幅器70に到達する。包括的な受信信号Rxは、アンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nで受信された個々の受信信号から、受動給電網40aにより組み合わされて形成される。給電網40aにより、それぞれのアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nで受信された受信信号の間に、固定した位相、振幅および遅延の関係が課される。したがって、個々の受信信号についてのビーム形成能力は、受動給電網40aにより制限される。
Individual reception paths of the
受信信号Rxはアナログ領域にある。アンテナ要素からの個々の受信信号は、当技術分野で知られているように、デュプレックスフィルタ25−1,25−2,...,25−Nによりフィルタをかけてもよい。受信信号Rxは、受信増幅器70により増幅され、アナログ・デジタル変換器(図示せず)、例えばシグマデルタ・アナログ・デジタル変換器を用いてアナログ・デジタル変換される。受信増幅器70から中央ベースバンド処理部10に到達する信号は、典型的には、受動アンテナ列1aのベースバンド内である。受信増幅器70からの受信信号は、受動アンテナ列1aのベースバンドと受動アンテナ列1aの伝送帯域の間にある中間の周波数帯域内でもよい。中央ベースバンド処理部10は、デジタル受信信号にフィルタリングなどの何らかのデジタル信号処理を課してもよく、ベースバンド内のデジタル受信信号を基地局5に転送する。
The received signal Rx is in the analog domain. Individual received signals from the antenna elements are coupled to duplex filters 25-1, 25-2,... As known in the art. . . , 25-N. The reception signal Rx is amplified by the
図1bは、先行技術による能動アンテナ列1aの変形を示す。図1bに示すようなシステムは、典型的には、共通の筐体内で先行技術のremote radio head(RRH)を既知の基地局アンテナと組み合わせることと等価である。基地局信号7は中央ベースバンド処理部10からの受信信号を含み、それは基地局5に転送される。図1bでは、図1aの個々の伝送経路のデュプレックスフィルタ25−1,25−2,...,25−Nが、1つのデュプレクサ25により置き換えられている。図1bのシステムは図1aに示したシステムよりコスト効率がよいことが理解されよう。
FIG. 1b shows a variant of the
基地局5と中央ベースバンド処理部10の間の伝送信号および受信信号は、デジタルインタフェースに沿って転送される。伝送信号および/または受信信号は、同相成分Iと直交成分Qで与えてもよい。同相成分Iと直交成分Qは、open base station architecture interface(OBASI)により定められる標準形式か、またはcommon protocol radio interface(CPRI)の形式に従って与えてもよいが、これらに限られない。
Transmission signals and reception signals between the
図2は、先行技術による能動アンテナ列1aを示す。図2の能動アンテナ列1aは、図1に示したような受動給電網40aを備えていない。代わりに、アンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nは、送受信部20−1,20−2,...,20−Nを終端している。送受信部20−1,20−2,...,20−Nは、送受信部20−1,20−2,...,20−Nのそれぞれについて、増幅器60−1,60−2,...,60−Nを備える。同様に、送受信部20−1,20−2,...,20−Nは、送受信部20−1,20−2,...,20−Nのそれぞれについて、個々の受信増幅器70−1,70−2,...,70−Nを備える。中央ベースバンド処理部10は、個々の伝送信号Tx−1,Tx−2,...,Tx−Nを、中央ベースバンド部10から個々の増幅器60−1,60−2,...,60−Nに転送する。個々の伝送信号Tx−1,Tx−2,...,Tx−Nは、典型的には、アナログ領域および能動アンテナ列1aの伝送帯域にある。典型的には、上述のように中央ベースバンド処理部10によりデジタル・アナログ変換が実行される。個々のアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nで受信された受信信号は、個々の受信増幅器70−1,70−2,...,70−Nで増幅され、個々の受信信号Rx−1,Rx−2,...,Rx−Nとして中央ベースバンド処理部10に転送される。個々の受信信号Rx−1,Rx−2,...,Rx−Nは、中央ベースバンド処理部10により組み合わされる。個々の受信信号Rx−1,Rx−2,...,Rx−Nの組合せは、ベースバンド領域で実行される。個々の受信信号Rx−1,Rx−2,...,Rx−Nはアナログ領域にある。中央ベースバンド処理部10は、典型的には、アナログ・デジタル変換を行う。中央ベースバンド処理部10は、個々の受信信号Rx−1,Rx−2,...,Rx−Nを1つのグローバル受信信号に組み合わせる。グローバル受信信号は、典型的には基地局5に転送される。
FIG. 2 shows an
個々の伝送信号Tx−1,Tx−2,...,Tx−Nは、アナログ領域および能動アンテナ列1aの伝送帯域にある。個々の伝送信号Tx−1,Tx−2,...,Tx−Nは、中央ベースバンド処理部10により生成される。個々の伝送信号Tx−1,Tx−2,...,Tx−Nへの分割は、デジタル領域またはアナログ領域で実行してもよい。図2に示すような能動アンテナ列1aは、例えばレーダ(RADAR)の用途または磁気共鳴像に用いられるフェーズドアレーアンテナから知られている。
Individual transmission signals Tx-1, Tx-2,. . . , Tx-N are in the analog region and the transmission band of the
フェーズドアレーアンテナ1aもまた、受信の場合に構成することができる。個々の受信信号Rx−1,Rx−2,...,Rx−Nは、個々の受信増幅器70−1,70−2,...,70−Nにより増幅され、中央ベースバンド処理部10により包括的な受信信号に組み合わされる。包括的な受信信号への組合せは、デジタル領域および/またはアナログ領域で実行してもよい。しかしながら、そうしたフェーズドアレー、すなわち図2に示すような能動アンテナ列1aを動作させるためには、目的のビームが能動アンテナ列1aにより中継されるようにするために、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間における位相、振幅および遅延の関係を注意深く較正する必要がある。能動アンテナ列1aの実施態様がアナログ領域で実質的に構築されるならば、能動アンテナ列1aの較正は困難であり、既知の解決策はたいていの場合大がかりで扱いにくく、費用がかかる。
The phased
本発明は、移動通信ネットワーク用の能動アンテナ列に関する。能動アンテナ列は、ベースバンド部と、複数の送受信部と、少なくとも1つのリンクとを備える。ベースバンド部は、基地局5に結合される。複数の送受信部は、少なくとも1つのアンテナ要素により終端される。したがって、個々の送受信部を、1つより多くのアンテナ要素により終端してもよい。少なくとも1つのリンクは、複数の送受信部のそれぞれをベースバンド部に結合する。少なくとも1つのリンクはデジタルリンクであり、選択可能なペイロードレートでペイロード信号を中継するように構成される。少なくとも1つのリンクは、さらに固定タイミングレートでタイミング信号を中継するように構成される。タイミング信号Tは、選択可能なペイロードレートでパイロット信号に埋め込まれる。
The present invention relates to an active antenna array for a mobile communication network. The active antenna array includes a baseband unit, a plurality of transmission / reception units, and at least one link. The baseband unit is coupled to the
さらに、本発明は、移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法に関する。その方法は、固定タイミングレートでグローバルタイミング信号を生成することを含む。グローバルタイミングレートは、基地局から受信されたペイロード信号に応答して生成される。その方法は、選択可能なペイロードレートで少なくとも1つのペイロード信号にグローバルタイミング信号を埋め込むことを含む。その方法は、少なくとも1つのリンクにわたって少なくとも1つのペイロード信号を転送することをさらに含む。その方法は、グローバルタイミング信号から少なくとも1つの送受信部用に少なくとも1つのローカルタイミング信号を取り出すステップをさらに含む。その方法は、個々のローカルタイミング信号に従って少なくとも1つのペイロード信号を中継することをさらに含む。選択可能なペイロードレートは、次のタイミングレートから独立して選択可能である。 The invention further relates to a method for relaying a radio signal in a mobile communication network. The method includes generating a global timing signal at a fixed timing rate. The global timing rate is generated in response to a payload signal received from the base station. The method includes embedding a global timing signal in at least one payload signal at a selectable payload rate. The method further includes transferring at least one payload signal across at least one link. The method further includes extracting at least one local timing signal for at least one transceiver from the global timing signal. The method further includes relaying at least one payload signal according to individual local timing signals. The selectable payload rate can be selected independently of the next timing rate.
さらに、本開示は、本開示の移動共通ネットワーク用の能動アンテナ列をコンピュータに製造させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品に関する。 Furthermore, the present disclosure relates to a computer program product that includes a non-transitory computer-usable medium having control logic stored therein for causing the computer to manufacture an active antenna array for the mobile common network of the present disclosure.
さらに、本開示は、本開示により開示される移動通信ネットワーク内でコンピュータに無線信号を中継させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品に関する。 Furthermore, the present disclosure relates to a computer program product comprising a non-transitory computer-usable medium having control logic stored therein for causing a computer to relay a wireless signal within a mobile communication network disclosed by the present disclosure. .
では、図面に基づいて本発明を記載する。本明細書に記載した実施形態および態様は一例に過ぎず、いかなる点でも特許請求の範囲の保護範囲を限定するものではないことが理解されよう。本発明は、特許請求の範囲およびその均等物により定められる。ある態様の特徴を別の態様の特徴と組み合わせられることも理解されよう。 Now, the present invention will be described with reference to the drawings. It will be understood that the embodiments and aspects described herein are exemplary only and do not limit the scope of protection of the claims in any way. The invention is defined by the claims and their equivalents. It will also be appreciated that features of one aspect can be combined with features of another aspect.
図3は、本開示による能動アンテナ列1を示す。以下で説明するように、送受信部20−1,20−2,...,20−Nが個々のクロックを備えるという点で、能動アンテナ列1は、現時点で最高水準の能動アンテナ列1a(図1および図2を参照)とは異なる。図3では、リンク40−1,40−2,...,40−Nが、中央ベースバンド処理部、すなわちベースバンド部10を、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nに結合する。したがって、個々の伝送信号Tx−1,Tx−2,...,Tx−Nは、送受信部20−1,20−2,...,20−Nに転送され、(図1および図2からわかるように)もはやアナログ領域にはない。同様に、送受信部20−1,20−2,...,20−Nからの個々の受信信号も、中央ベースバンド処理部10に転送されるときはデジタル領域にある。リンク40−1,40−2,...,40−Nはデジタルリンクである。中央ベースバンド処理部10と送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間のリンク40−1,40−2,...,40−Nは、非同期である。可変長のデータフレームまたはパケットサイズを用いてデータが交換される。デジタルペイロード信号または基地局信号7と同期した一定のビットストリームはない。
FIG. 3 shows an
リンク40−1,40−2,...,40−Nのそれぞれは、選択可能なペイロードレートPrで個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nを中継する。選択可能なペイロードレートは、可変パケットサイズを用いて実施してもよい。基地局5は、典型的には一定のサンプリングレートにある基地局信号7を含むデータストリームを転送する。個々のリンク40−1,40−2,...,40−N用のペイロードレートPrを選択することができる。ペイロードレートPrは、次に説明するように、個々のリンク40−1,40−2,...,40−Nについて時間変化してもよい。
Links 40-1, 40-2,. . . , 40-N each has a respective payload signal P-1, P-2,. . . , PN is relayed. The selectable payload rate may be implemented using a variable packet size. The
個々のリンク40−1,40−2,...,40−Nを介して第1のパケットサイズで第1のパケットを中継し、同じ個々のリンク40−1,40−2,...,40−Nを介して第2のパケットサイズで第2のパケットを中継してもよい。したがって、リンク40−1,40−2,...,40−Nにわたる最大ペイロードレートの細分も実施可能である。最大ペイロードレートの細分は、様々なパケットサイズを用いて実施することができる。様々なパケットサイズを用いるときは、リンク40−1,40−2,...,40−Nにより、バースト型の伝送が可能になる。最大ペイロードレートは、リンク40−1,40−2,...,40−Nの全体にわたって2.4Gb/sでもよいが、これに限定されない。1つより多くのプロトコルに従って能動アンテナ列1を用いて無線信号を中継するときは、最大ペイロードレートおよびリンク40−1,40−2,...,40−Nにわたる最大ペイロードレートの細分を利用することができる。
Individual links 40-1, 40-2,. . . , 40-N to relay the first packet with the first packet size and the same individual link 40-1, 40-2,. . . , 40-N, the second packet may be relayed with the second packet size. Therefore, the links 40-1, 40-2,. . . , 40-N maximum payload rate subdivision can also be implemented. Maximum payload rate subdivision can be implemented using different packet sizes. When using various packet sizes, the links 40-1, 40-2,. . . , 40-N enables burst-type transmission. The maximum payload rate is the link 40-1, 40-2,. . . , 40-N may be 2.4 Gb / s, but is not limited thereto. When relaying a radio signal using the
基地局信号7は、中央ベースバンド処理部10に到達するデジタルインタフェースの全体にわたる、明確な時間的順序のデータフレームまたはデータパケットを含む。リンク40−1,40−2,...,40−Nに沿って、個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nのペイロードレートは可変であり、したがって、デジタルインタフェースの全体にわたる基地局信号7の時間的順序を必ずしも反映していない。リンク40−1,40−2,...,40−Nの全体にわたるバースト型の伝達により、基地局信号7に遅延が導入されるか、または基地局信号7にある遅延が取り除かれ、そのために基地局信号7の時間的順序が乱されるおそれがある。能動アンテナ列1による中継を整合させるために、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−N上で、デジタルデータパケットの時間的順序を復元することが興味の対象である。
The
個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nはデジタル領域で個々の伝送信号Tx−1,Tx−2,...,Tx−Nを含むことが理解されよう。個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nは、さらに、デジタル領域で個々の受信信号Rx−1,Rx−2,...,Rx−Nを含む。図1および図2の能動アンテナ列1aでは、デジタル・アナログ変換が、任意の別の信号処理とともに中央ベースバンド処理部10により行われた。図3の能動アンテナ列1は、処理要素95−1,95−2,...,95−Nを備える。処理要素95−1,95−2,...,95−Nは、デジタル信号に対して信号処理を行い、かつ/またはアナログ信号から(1つまたは複数の)デジタル信号を形成するように構成される。処理要素95−1,95−2,...,95−Nは、デジタルフィルタ要素や、アナログフィルタ要素、デュプレックスフィルタ、デジタル・アナログ変換器、アナログ・デジタル変換器、イコライザ、ミキサとすることができるが、これらに限定されない。
Individual payload signals P-1, P-2,. . . , PN are individual transmission signals Tx-1, Tx-2,. . . , Tx-N. Individual payload signals P-1, P-2,. . . , PN further includes individual received signals Rx-1, Rx-2,. . . , Rx-N. In the
個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nの可変ペイロードレートPrは、リンク40−1,40−2,...,40−N上のクロックを必要としない。ペイロードレートPrを変化させるときに、クロック発生器の周波数、送受信部20−1,20−2,...,20−Nまたは中央ベースバンド処理部10を修正する必要がない分散型の柔軟なクロック方式が、本開示により教示される。したがって、個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−NについてそれぞれのペイロードレートPrを変化させる際に、能動アンテナ列1により高度の柔軟性が実現される。ペイロードレートPrを変化させても、クロック発生器の周波数、送受信部20−1,20−2,...,20−Nまたは中央ベースバンド処理部10は、何ら修正する必要はない。
Individual payload signals P-1, P-2,. . . , P-N variable payload rate Pr is determined by links 40-1, 40-2,. . . , 40-N on the clock. When changing the payload rate Pr, the frequency of the clock generator, the transmitting / receiving units 20-1, 20-2,. . . , 20-N or a distributed flexible clocking scheme that does not require modification of the
選択可能なペイロードレートPrでペイロード信号p−P−1,p−P−2,...,p−P−Nにグローバルタイミング信号Tを埋め込むことは、タイミングレートTrを表す定められた周波数でグローバルタイミング信号Tの立上りエッジおよび/または立下りエッジが実質的に起こるようにグローバルタイミング信号Tを符号化することにより、実現することができる。 Payload signals p-P-1, p-P-2,. . . , P-P-N embeds the global timing signal T so that the rising edge and / or falling edge of the global timing signal T substantially occur at a defined frequency representing the timing rate Tr. Can be realized by encoding.
中央処理部10と個々の送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間におけるタイミングは、基地局信号7に埋め込まれたグローバルタイミング信号Tを用いて同期がとられる。グローバルタイミング信号Tは、リンク40−1,40−2,...,40−Nの全体で、個々のペイロード信号p−P−1,p−P−2,...,p−P−Nに埋め込まれる。
The
図4は、送受信部20−1,20−2,...,20−Nのそれぞれに関する個々のタイミング信号T−1,T−2,...,T−Nの同期をより詳細に開示する。タイミング信号Tは、典型的には、固定タイミングレートTrで与えられる。タイミング信号Tは、基地局信号7から中央クロック部50により取り出される。中央クロック部50は、タイミング信号Tをリンク40−1,40−2,...,40−Nに転送する。より正確には、タイミング信号Tは、可変ペイロードレートPrの個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nのデータパッケージに埋め込まれる。
4 shows transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N for each timing signal T-1, T-2,. . . , TN synchronization is disclosed in more detail. The timing signal T is typically given at a fixed timing rate Tr. The timing signal T is extracted from the
送受信部20−1,20−2,...,20−Nは、ローカルタイミング部55−1,55−2,...,55−Nを備える。ローカルタイミング部55−1,55−2,...,55−Nは、個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nからローカルタイミング信号T−1,T−2,...,T−Nを取り出し、リンク40−1,40−2,...,40−Nの全体にわたって送信するように構成される。 The transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N are local timing units 55-1, 55-2,. . . , 55-N. The local timing units 55-1, 55-2,. . . , 55-N are individual payload signals P-1, P-2,. . . , PN to local timing signals T-1, T-2,. . . , TN are taken out and the links 40-1, 40-2,. . . , 40-N.
ローカルタイミング部55−1,55−2,...,55−Nにとってグローバルタイミング信号TのタイミングレートTrは既知であることが理解されよう。バッファ(図示せず)との組合せで、リンク40−1,40−2,...,40−Nに沿って中継されるデータパケットの時間的順序は、ローカルタイミング部55−1,55−2,...,55−Nにより取り出されるローカルタイミング信号T−1,T−2,...,T−Nを用いて復元することができる。したがって、デジタル基地局信号7の時間的順序は、送受信部20−1,20−2,...,20−Nのそれぞれについて復元することができる。
The local timing units 55-1, 55-2,. . . 55-N, it will be understood that the timing rate Tr of the global timing signal T is known. In combination with buffers (not shown), the links 40-1, 40-2,. . . , 40-N, the temporal order of data packets relayed along the local timing units 55-1, 55-2,. . . , 55-N, local timing signals T-1, T-2,. . . , T-N. Therefore, the time order of the digital
本開示に記載した分散型のクロック同期の概念により、各送受信部20−1,20−2,...,20−Nをベースバンド処理部10の中央クロック部50と同期させることが可能になる。完全な条件下では、分散型のクロック同期により、すべての送受信部20−1,20−2,...,20−N間での同期が同時にもたらされる。しかしながら、異なるケーブル長、バッファなどのデジタル構成要素を立ち上げた影響、および群遅延の変動のなどのアナログ構成要素の公差などに起因して、分散型のクロック同期は、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間で損なわれるおそれがある。これらすべての影響により、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間で、時間遅延、振幅および位相に変動が引き起こされることがある。
Due to the distributed clock synchronization concept described in the present disclosure, each of the transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20 -N can be synchronized with the
次に説明するように、個々の送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間における位相偏差、振幅偏差および遅延偏差を測定するための手段、ならびに、送受信部20−1,20−2,...,20−Nの不完全度に起因して、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間における位相偏差、振幅偏差および遅延偏差を補償するための技法が、当技術分野で知られている。パイロット信号を用いて、かつ/または盲検法により位相偏差、振幅偏差および時間偏差を測定できることが知られている。盲検法は、基地局信号7からのペイロード信号をアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nで実際に中継されるペイロード信号のビームと比較することを含む。デジタル領域では、2009年4月1日に出願された関連する米国特許出願第12/577,339号に記載されているように、相関法を実施してもよい。
As will be described below, the individual transmitting / receiving units 20-1, 20-2,. . . , 20-N, means for measuring phase deviation, amplitude deviation and delay deviation, and transceivers 20-1, 20-2,. . . , 20-N due to the incompleteness of the respective transmitting / receiving units 20-1, 20-2,. . . , 20-N, techniques for compensating for phase, amplitude and delay deviations are known in the art. It is known that phase deviations, amplitude deviations and time deviations can be measured using pilot signals and / or in a blinded manner. The blind method uses the payload signal from the
図5は、アンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nから測定部150へのフィードバック経路110−1,110−2,...,110−Nを含む能動アンテナ列1の態様を示す。フィードバック経路110−1,110−2,...,110−Nは、フィードバック信号120−1,120−2,...,120−Nを中継する。フィードバック信号120−1,120−2,...,120−Nは、送受信部20−1,20−2,...,20−Nの伝送信号を較正するための結合された伝送信号120Tx−1,120Tx−2,...,120Tx−Nを含む。結合された伝送信号120Tx−1,120Tx−2,...,120Tx−Nは、アンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nにより伝送される信号のごく一部を含む。結合された伝送信号120Tx−1,120Tx−2,...,120Tx−Nを取り出すための手段は方向性結合器(図示せず)を備えるが、これに限られない。フィードバック信号120−1,120−2,...,120−Nは、アンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nで受信された受信信号のごく一部に対応する結合された受信信号120Rx−1,120Rx−2,...,120Rx−Nをさらに含む。中央ベースバンド処理部10に入る基地局信号7内のペイロード信号と結合された伝送信号120Tx−1,120Tx−2,...,120Tx−Nとの間で比較をすることにより、伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nを計算することができる。伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nは、伝送位相偏差、伝送振幅偏差および伝送時間遅延を含む。伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nは、伝送するときの、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間におけるある量の時間的な不整合を記述する。
FIG. 5 shows antenna elements 85-1, 85-2,. . . , 85 -N to feedback section 110-1, 110-2,. . . , 110-N, the aspect of the
結合された受信信号120Rx−1,120Rx−2,...,120Rx−Nと、中央ベースバンド処理部10を出て行く基地局信号7内の受信信号とを比較することにより、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間における受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nが与えられる。受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nは、受信位相変動、受信振幅変動および受信遅延変動を含む。受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nおよび/または伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nは、測定部150で測定される。伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nおよび/または受信変動ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nは、中央ベースバンド処理部10に転送される。
The combined received signals 120Rx-1, 120Rx-2,. . . , 120Rx-N and the received signal in the
調整部90−1,90−2,...,90−Nは、能動アンテナ列1の中継を整合させるために、ベースの補償、振幅補償および遅延補償を課すように構成される。調整部90−1,90−2,...,90−Nは、リンク40−1,40−2,...,40−Nに入る前のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nに、伝送補償200Tx−1,200Tx−2,...,200Tx−Nを加えるように構成される。伝送補償200Tx−1,200Tx−2,...,200Tx−Nは、伝送位相補償、伝送振幅補償および伝送遅延補償を含んでもよい。伝送補償200Tx−1,200Tx−2,...,200Tx−Nを加えると、伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nを実質的に訂正することになる。したがって、能動アンテナ列1の伝送は実質的に整合することになる。さらに、調整部90−1,90−2,...,90−Nは、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nからの受信信号に受信補償200Rx−1,200Rx−2,...,200Rx−Nを課すように構成される。受信補償200Rx−1,200Rx−2,...,200Rx−Nは、受信位相補償、受信振幅補償および受信遅延補償を含む。受信補償200Rx−1,200Rx−2,...,200Rx−Nは、能動アンテナ列1の受信を整合させるために、測定部150により測定されたように受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nを実質的に補償することになる。
Adjustment units 90-1, 90-2,. . . , 90-N are configured to impose base compensation, amplitude compensation and delay compensation to match the relay of the
電力計(図示せず)を挿入することにより、伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nおよび/または受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nの一部として、振幅偏差を測定することは、1つの選択肢である。電力計は、送受信部20−1,20−2,...,20−Nか中央ベースバンド処理部10に、またはフィードバック経路110−1,110−2,...,110−Nに沿って配置してもよい。電力計、例えば可変容量ダイオードを使用することは、本出願人の関連する特許出願である米国特許出願第12/577,339号に開示されている。
By inserting wattmeters (not shown), transmission deviations ΔTx-1, ΔTx-2,. . . , ΔTx−N and / or reception deviations ΔRx−1, ΔRx−2,. . . , ΔRx−N, measuring the amplitude deviation is one option. The wattmeter includes transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N or central
能動アンテナ列1について位相較正を行うことができるためには、伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nおよび/または受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−N内の位相偏差を測定する必要があることが理解されよう。位相偏差の測定は、ペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nに対して、または専用のパイロット信号を流すことにより行ってもよい。専用のパイロット信号は、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間における位相偏差の測定を可能にする特定の特性、例えば、個々の送受信部20−1,20−2,...,20−Nにより中継される個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nに関する特定の相関特性を有する。したがって、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nを識別するために、特定の相関特性により個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nを認識することができる。複素数値のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nに適切な複素因子を掛けることにより、振幅偏差および位相偏差を補償してもよい。複素数の乗算は、図5に示すような中央ベースバンド処理部10で構成することができる。
In order to be able to perform phase calibration for the
あるいは、図6に示したように、送受信部20−1,20−2,...,20−Nのそれぞれについて、位相補償と振幅補償を独立して行ってもよい。図6では、調整部90−1,90−2,...,90−Nは、中央ベースバンド部10から各送受信部20−1,20−2,...,20−Nに移動している。
Alternatively, as shown in FIG. 6, the transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N, phase compensation and amplitude compensation may be performed independently. In FIG. 6, the adjustment units 90-1, 90-2,. . . , 90-N are connected from the
伝送振幅補償に関するさらに別の選択肢は、伝送振幅補償に関して、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの伝送増幅器60−1,60−2,...,60−Nのアナログ利得を変化させることである。受信振幅補償の場合は、受信の場合の受信振幅補償を実現するために、個々の受信増幅器70−1,70−2,...,70−Nについて、受信増幅器70−1,70−2,...,70−Nのアナログ利得を変化させてもよい。 Still another option for transmission amplitude compensation is that each transmission / reception unit 20-1, 20-2,. . . , 20-N transmission amplifiers 60-1, 60-2,. . . , 60-N analog gain. In the case of reception amplitude compensation, the individual reception amplifiers 70-1, 70-2,. . . , 70-N, receive amplifiers 70-1, 70-2,. . . , 70-N analog gain may be varied.
伝送偏差および/または受信偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−N,ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nの位相偏差を補償するために、アナログ伝送増幅器60−1,60−2,...,60−Nまたはアナログ受信増幅器70−1,70−2,...,70−Nでアナログ移相回路を使用してもよい。 Transmission deviation and / or reception deviation ΔTx-1, ΔTx-2,. . . , ΔTx−N, ΔRx−1, ΔRx−2,. . . , ΔRx−N to compensate for the phase deviation of the analog transmission amplifiers 60-1, 60-2,. . . , 60-N or analog receiving amplifiers 70-1, 70-2,. . . 70-N, an analog phase shift circuit may be used.
伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nおよび/または受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nは周波数依存でもよいことに留意されたい。理想的には、送受信部20−1,20−2,...,20−N上の信号経路は、その信号の伝達特性で実質的に「平坦な」周波数の振舞いを示すはずである。したがって、位相の測定値と振幅の測定値は、周波数依存にはならないはずである。送受信部20−1,20−2,...,20−Nの伝達特性が「平坦」で、かつそれぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間に完全な時間的整合がある理想的な場合には、1つの周波数で位相偏差と振幅偏差を測定すれば十分であろう。 Transmission deviations ΔTx-1, ΔTx-2,. . . , ΔTx−N and / or reception deviations ΔRx−1, ΔRx−2,. . . , ΔRx−N may be frequency dependent. Ideally, the transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N should exhibit a substantially “flat” frequency behavior in its signal transfer characteristics. Therefore, phase measurements and amplitude measurements should not be frequency dependent. The transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N have a “flat” transfer characteristic, and the transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N, it would be sufficient to measure the phase and amplitude deviations at one frequency in the ideal case where there is a perfect time alignment.
実際のシステムでは、周波数に関するこの「平坦な」伝達特性の条件は、通常満たされない。伝送方向および/または受信方向における信号の伝達特性は、「平坦な振舞い」から実質的にはずれることがある。そうすると、図7に示したように、異なる周波数の点で位相偏差と振幅偏差を測定することは興味深い。白丸は、周波数に対する、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間における位相偏差を示す。伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−N内および受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−N内の位相偏差は、実線の直線で示したようには平坦でない。実際、実線の直線は、位相偏差が実際に測定された周波数(白丸、左のy軸)間での補間を示す。同様に、伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−N内または受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−N内の振幅偏差は、振幅偏差について測定された値の間で、図7中に白四角(右のy軸に対応する)で示したように、いくつかの周波数で測定することができる。 In actual systems, this “flat” transfer characteristic requirement with respect to frequency is usually not met. The transfer characteristics of the signal in the transmission direction and / or the reception direction may deviate substantially from “flat behavior”. Then, as shown in FIG. 7, it is interesting to measure the phase deviation and the amplitude deviation at different frequency points. White circles indicate the respective transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N. Transmission deviations ΔTx-1, ΔTx-2,. . . , ΔTx−N and reception deviations ΔRx−1, ΔRx−2,. . . , ΔRx−N, the phase deviation is not flat as indicated by the solid line. In fact, the solid straight line shows the interpolation between the frequencies (white circles, left y-axis) at which the phase deviation was actually measured. Similarly, transmission deviations ΔTx-1, ΔTx-2,. . . , ΔTx-N or reception deviations ΔRx-1, ΔRx-2,. . . , ΔRx−N are measured at several frequencies, as indicated by a white square (corresponding to the right y-axis) in FIG. 7, between the values measured for the amplitude deviation. Can do.
ペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nの帯域幅が小さい状況に直面することもある。それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間における振幅偏差および/または位相偏差の周波数依存性がペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nの帯域幅と比較して広い場合には、ペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nの中心周波数に関して、位相偏差および振幅偏差に対する位相訂正および/または振幅訂正を行えば十分であろう。より正確には、振幅補償と位相補償は、ペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nの中心周波数に依存する訂正項のみにより導出してもよい。(図7に示したような)異なる周波数における位相および振幅の測定値の訂正は、訂正項と中心周波数を用いて実現することができる。 Payload signals P-1, P-2,. . . , PN may have a small bandwidth. Each of the transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N and the frequency dependence of the amplitude deviation and / or phase deviation is determined by the payload signals P-1, P-2,. . . , P-N, the payload signals P-1, P-2,. . . , P-N, it may be sufficient to perform phase correction and / or amplitude correction for phase and amplitude deviations. More precisely, the amplitude compensation and phase compensation are the payload signals P-1, P-2,. . . , PN may be derived only by correction terms that depend on the center frequency. Correction of phase and amplitude measurements at different frequencies (as shown in FIG. 7) can be achieved using correction terms and center frequencies.
送受信部20−1,20−2,...,20−Nの振幅および位相の伝達特性がペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nの帯域幅の内部で著しい変動を示す場合には、位相および/または振幅を補償するための異なる方式を適用してもよい。伝送方向では、帯域内の補償の方式は、プリエンファシス部135を用いて実現することができる。プレディストーション部135は、アンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nで周波数に対して実質的に「平坦な」振幅特性および実質的に線形な位相変動を得るために、図7に関して述べたような周波数依存の位相偏差および振幅偏差の結果を使用して、伝送前に個々のペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nを予め変形する。プレディストーション部135は、中央ベースバンド処理部10内か、あるいは送受信部20−1,20−2,...,20−Nで、各送受信部について実施することができるであろう。
The transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N amplitude and phase transfer characteristics are represented by payload signals P-1, P-2,. . . , P-N, a different scheme for compensating for phase and / or amplitude may be applied. In the transmission direction, the in-band compensation scheme can be realized using the
図8では、周波数に対して位相が実質的に「平坦に」変動する信号P0が、左からプリエンファシス部135に入る。プリエンファシス部135は、周波数に対して線形な位相の増加量を信号P0に加え、それによりプリエンファシス信号P1を形成する。プリエンファシスされた信号P1は、送受信部20−1,20−2,...,20−Nの伝送経路に入る。プリエンファシスされた信号P1は、伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−N内の位相偏差を「反転させる」ような、周波数に対する位相の変動を含み、このようにして、周波数に対する位相の変動に関して実質的に「平坦な」伝送信号Txが生成される。
In FIG. 8, a signal P 0 whose phase varies substantially “flat” with respect to frequency enters the
受信方向では、イコライザに基づいて、逆の補償方式を実施することができる。図9は、イコライザ130を備える帯域内の受信位相補償を示す。周波数に対する位相偏差が実質的に「平坦な」受信信号が、右から送受信部20−1,20−2,...,20−Nに入る。送受信部20−1,20−2,...,20−Nにより、周波数依存の位相変動を受信信号Rxが課される。周波数に対して位相が実質的に線形に減少する変形された受信信号Rxdが、送受信部20−1,20−2,...,20−Nの受信出力に現れることになる。周波数に対して位相の伝達特性が実質的に「平坦な」変形されていない受信信号を与えるために、イコライザ130により、受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−N内の位相偏差を訂正することができる。
In the receiving direction, an inverse compensation scheme can be implemented based on an equalizer. FIG. 9 shows in-band received phase compensation with an
イコライザ130は、送受信部20−1,20−2,...,20−Nまたは中央ベースバンド処理部10の中にあってもよい。
The
本開示は、さらに、移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法1000に関する。
The present disclosure further relates to a
図10は、方法1000のフロー図を示す。ステップ1100は、グローバルタイミング信号Tを生成することを含む。グローバルタイミング信号Tは、固定タイミングレートTrにある。グローバルタイミング信号Tは、基地局5からの基地局信号7に応答して生成される。グローバルタイミング信号Tは、上記の通り、基地局信号7内の信号成分の立上りエッジおよび/または立下りエッジを検出することにより生成される。
FIG. 10 shows a flow diagram of the
ステップ1200では、グローバルタイミング信号Tは、少なくとも1つのペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nに埋め込まれる。ステップ1300では、ペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nは、リンク40−1,40−2,...,40−Nの全体に転送される。
In
ステップ1400では、送受信部20−1,20−2,...,20−Nで、ペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nから、ローカルタイミング信号T−1,T−2,...,T−Nが取り出される。グローバルタイミング信号Tは、ローカルタイミング信号T−1,T−2,...,T−Nの取出し1400のために使用される。
In
ステップ1500は、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間における偏差を補償することを含む。ステップ1600は、個々のローカルタイミング信号T−1,T−2,...,T−Nに従ってペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nを中継することを含む。選択可能なペイロードレートPrは、固定タイミングレートTrから独立して選択可能である。
リンク40−1,40−2,...,40−Nの全体でペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nが中継されるときに、中央ベースバンド処理部10に到達するデータパケットの時間的順序が保存されないことが理解されよう。リンク40−1,40−2,...,40−Nの全体にわたって中継することは、個々の送受信部20−1,20−2,...,20−Nでのバースト型の中継を含んでもよい。データパケットの時間的順序は、ローカルタイミング信号T−1,T−2,...,T−N(図3および図4を参照)を用いて復元される。
Links 40-1, 40-2,. . . , 40-N, the payload signals P-1, P-2,. . . , PN are relayed, it will be understood that the temporal order of data packets reaching the
図11は、それぞれの送受信部の間における偏差の補償1500の詳細を示す。ステップ1500は、左側に伝送偏差の補償に関する方法ステップを含む。補償1500の対応するステップを、右側の受信偏差の補償にて示す。最初に伝送の場合を考える。ステップ1510Txでは、例えば能動アンテナ要素85−1,85−2,...,85−N付近で、結合された伝送信号120Tx−1,120Tx−2,...,120Tx−Nが取り出される。結合された伝送信号120T−1,120Tx−2,...,120Tx−Nの取出し1510Txのために、方向性結合器を使用してもよい。ステップ1520Txでは、伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nが測定される。その測定は、測定部150を用いて実行することができる。
FIG. 11 shows details of
受信の場合には、本方法は、結合された受信信号120Rx−1,120Rx−2,...,120Rx−Nを取り出すステップ1510Rxで開始する。送受信部20−1,20−2,...,20−Nのそれぞれについて、または送受信部20−1,20−2,...,20−Nのうち選択されたグループについてだけ、結合された伝送信号120Tx−1,120Tx−2,...,120Tx−Nおよび/または結合された受信信号120Rx−1,120Rx−2,...,120Rx−Nを取り出してもよいことが理解されよう。 In the case of reception, the method includes combining received signals 120Rx-1, 120Rx-2,. . . , 120Rx-N, starting at step 1510Rx. The transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N or the transmission / reception units 20-1, 20-2,. . . , 20-N only for selected groups, the combined transmission signals 120Tx-1, 120Tx-2,. . . , 120Tx-N and / or the combined received signals 120Rx-1, 120Rx-2,. . . , 120Rx-N may be taken out.
ステップ1520Rxは、それぞれの結合された受信信号120Rx−1,120Rx−2,...,120Rx−Nと、少なくとも1つのペイロード信号P−1,P−2...,P−Nとの間における受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nを測定することを含む。典型的には、受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nは、結合された受信信号120Rx−1,120Rx−2,...,120Rx−Nと、同一の送受信部20−1,20−2,...,20−Nのペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nとの間で測定される。 Step 1520Rx includes respective combined received signals 120Rx-1, 120Rx-2,. . . , 120Rx-N and at least one payload signal P-1, P-2. . . , PN, received deviations ΔRx-1, ΔRx-2,. . . , ΔRx−N. Typically, the reception deviations ΔRx-1, ΔRx-2,. . . , ΔRx-N are the combined received signals 120Rx-1, 120Rx-2,. . . , 120Rx-N and the same transmitter / receiver 20-1, 20-2,. . . , 20-N payload signals P-1, P-2,. . . , P-N.
ステップ1530は、補償を計算することを含む。伝送の場合には、ステップ1530は、伝送補償200Tx−1,200Tx−2,...,200TX−Nの計算1530Txを含む。伝送補償200Tx−1,200Tx−2,...,200Tx−Nは、伝送位相補償、伝送振幅補償および伝送遅延補償を含む。1530Txの計算では、図7に関して述べたように、プリエンファシス部135用の周波数依存の訂正項を生成してもよい。
受信の場合には、ステップ1530は、受信補償200Rx−1,200Rx−2,...,200Rx−Nの計算1530Rxを含む。受信補償の計算1530Rxは、図9に関して述べたように、イコライザ130に訂正項を与えることにより実現される周波数依存の補償を含んでもよい。受信補償200Rx−1,200Rx−2,...,200Rx−Nは、位相受信補償、振幅受信補償および遅延受信補償を含む。計算1530Rxは、受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nの測定1520Rxに基づく。図7に関して述べたように、その測定は周波数依存の測定値および補間を含み得る。
In the case of reception,
ステップ1540Txは、図8に示すように、任意の伝送偏差ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−Nを補償するために、伝送補償200Tx−1,200Tx−2,...,200Tx−Nをペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nに課すことを含む。 Step 1540Tx includes arbitrary transmission deviations ΔTx-1, ΔTx-2,. . . , ΔTx−N to compensate for transmission compensation 200Tx−1, 200Tx−2,. . . , 200Tx-N as payload signals P-1, P-2,. . . , P-N.
ステップ1540Rxは、図9に示すように、例えばイコライザ130を用いて、任意の受信偏差ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−Nを補償するために、受信補償200Rx−1,200Rx−2,...,200Rx−Nを受信信号に課すことを含む。
As shown in FIG. 9, the step 1540Rx uses an
ステップ1540Rxは、受信補償200Rx−1,200Rx−2,...,200Rx−Nを、個々のアンテナ要素85−1,85−2,...,85−Nで受信された受信信号に課すことを含む。 Step 1540Rx includes reception compensation 200Rx-1, 200Rx-2,. . . , 200Rx-N to individual antenna elements 85-1, 85-2,. . . , 85-N.
ステップ1500は、個々の送受信部20−1,20−2,...,20−Nについて一度に、または1つより多くの送受信部20−1,20−2,...,20−Nについて同時に実行してもよい。ステップ1500は送受信部20−1,20−2,...,20−Nのうちの1つだけについて示してあり、それぞれの送受信部20−1,20−2,...,20−Nの間で偏差を完全に補償するためには、ステップ1500を何回か繰り返す必要があるということが理解されよう。
方法1000により、調整可能なペイロードレートPrでペイロード信号P−1,P−2,...,P−Nを中継するように構成されたデジタルリンク40−1,40−2,...,40−Nを備える能動アンテナ列1における、実質的に整合した中継が実現される。
さらに、本開示の移動通信ネットワーク用の能動アンテナ列をコンピュータに製造させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品が、本開示により教示される。 Further, the present disclosure teaches a computer program product that includes a non-transitory computer-usable medium having control logic stored therein for causing a computer to manufacture an active antenna array for the mobile communication network of the present disclosure. The
さらに、本開示は、本開示の移動通信ネットワーク内で無線信号を中継するための方法1000を用いて述べたように、移動通信ネットワーク内でコンピュータに無線信号を中継させるための内部に蓄積された制御論理を有する、一時的でないコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品に関する。
Further, the present disclosure has been stored internally for causing a computer to relay a radio signal within the mobile communication network, as described using the
上記で本発明の色々な実施形態を述べたが、それらは一例として示したものであり、限定的なものではないことを理解されたい。それらの形態や細部に本発明の範囲から逸脱することなく色々な変更を加えられることは、当業者にとって明らかであろう。(例えば、中央処理装置(「CPU」)、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、プロセッサコア、システムオンチップ(「SOC」)、もしくは任意の他の装置の内部、またはそれらに結合された)ハードウェアを用いることに加えて、例えば、ソフトウェアを蓄積するように構成された一時的でないコンピュータ使用可能な(例えば読取り可能な)媒体に配置されたソフトウェア(例えば、コンピュータ読取り可能なコード、プログラムコード、および/または、ソース、目的言語もしくは機械語などの任意の形式で配置された命令)で、実施態様を具体化してもよい。そうしたソフトウェアにより、例えば、本明細書に記載した装置および方法の機能、製造、モデル化、シミュレーション、記述および/または試験を可能にすることができる。例えば、このことは、一般的なプログラミング言語(例えばCやC++)、Verilog HDLやVHDLなどを含むハードウェア記述言語(HDL)、または他の利用可能なプログラムを使用することにより、達成することができる。そうしたソフトウェアは、半導体、磁気ディスク、または(例えばCD−ROMやDVD−ROMなどの)光ディスクなどの、任意の既知の一時的でないコンピュータ使用可能な媒体に配置することができる。そのソフトウェアは、コンピュータ使用可能な(例えば読取り可能な)伝送媒体(例えば、搬送波、またはデジタル、光学もしくはアナログベースの媒体を含む任意の他の媒体)で具体化されたコンピュータデータ信号として配置することもできる。本発明の実施形態は、本明細書に記載した装置を記述するソフトウェアを提供し、その後に、インターネットやイントラネットを含む通信ネットワーク上でコンピュータデータ信号としてそのソフトウェアを伝送することによりその装置を提供する方法を含んでもよい。 While various embodiments of the invention have been described above, it should be understood that they have been presented by way of example and not limitation. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to these forms and details without departing from the scope of the invention. (E.g., within or coupled to a central processing unit ("CPU"), microprocessor, microcontroller, digital signal processor, processor core, system on chip ("SOC"), or any other device) In addition to using hardware, for example, software (eg, computer-readable code, program code) located on a non-transitory computer-usable (eg, readable) medium configured to store software And / or instructions arranged in any form, such as source, target language or machine language). Such software may enable, for example, the functionality, manufacturing, modeling, simulation, description and / or testing of the devices and methods described herein. For example, this can be accomplished by using a common programming language (eg, C or C ++), a hardware description language (HDL) including Verilog HDL, VHDL, etc., or other available programs. it can. Such software can be located on any known non-transitory computer-usable medium, such as a semiconductor, magnetic disk, or optical disk (eg, CD-ROM, DVD-ROM, etc.). The software is arranged as a computer data signal embodied in a computer-usable (eg readable) transmission medium (eg carrier wave or any other medium including digital, optical or analog based media). You can also. Embodiments of the present invention provide software describing a device described herein and then provide the device by transmitting the software as a computer data signal over a communication network including the Internet or an intranet. A method may be included.
本明細書に記載した装置および方法は、(例えば、HDLで具体化された)マイクロプロセッサコアなどの半導体IPコアに含まれ、集積回路の生産の際にハードウェアに変換されるものでもよいことが理解されよう。また、本明細書に記載した装置および方法は、ハードウェアとソフトウェアの組合せとして具体化してもよい。したがって、本発明は、上記のいかなる例示的な実施形態によっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等物のみに従って定められるべきである。 The apparatus and method described herein may be included in a semiconductor IP core, such as a microprocessor core (e.g., embodied in HDL) and converted to hardware during integrated circuit production. Will be understood. Also, the apparatus and method described herein may be embodied as a combination of hardware and software. Therefore, the present invention should not be limited by any of the above-described exemplary embodiments, but should be defined only in accordance with the appended claims and their equivalents.
1a 能動アンテナ列
5 基地局
7 基地局信号
10 中央ベースバンド処理部
20−1,20−2,...,20−N 送受信部
25 デュプレクサ
25−1,25−2,...,25−N デュプレックスフィルタ
40−1,40−2,...,40−N リンク
50 中央クロック部
60−1,60−2,...,60−N 伝送増幅器
70−1,70−2,...,70−N 受信増幅器
85−1,85−2,...,85−N 能動アンテナ要素
90−1,90−2,...,90−N 調整部
95−1,95−2,...,95−N 処理要素
110−1,110−2,...,110−N 測定部へのフィードバック経路
120−1,120−2,...,120−N フィードバック信号
120Tx−1,120Tx−2,...,120Tx−N 結合された伝送信号
120Rx−1,120Rx−2,...,120Rx−N 結合された受信信号
150 測定部
200Tx−1,200Tx−2,...,200Tx−N 伝送補償
200Rx−1,200Rx−2,...,200Rx−N 受信補償
ΔTx−1,ΔTx−2,...,ΔTx−N 伝送偏差
ΔRx−1,ΔRx−2,...,ΔRx−N 受信偏差
P−1,P−2,...,P−N ペイロード信号
T−1,T−2,...,T−N ローカルタイミング信号
1a
Claims (17)
基地局に結合されたベースバンド部と、
それぞれが少なくとも1つのアンテナ要素により終端される複数の送受信部と、
前記複数の送受信部のそれぞれを前記ベースバンド部に結合する少なくとも1つのリンクとを備え、
前記少なくとも1つのリンクが、デジタルリンクであり、選択可能なペイロードレートでペイロード信号を中継するように構成され、さらに固定タイミングレートでタイミング信号を中継するように構成され、前記選択可能なペイロードレートで前記タイミング信号が前記ペイロード信号に埋め込まれる能動アンテナ列。 An active antenna array for a mobile communication network,
A baseband unit coupled to the base station;
A plurality of transceiver units each terminated by at least one antenna element;
And at least one link coupling each of the plurality of transmitting / receiving units to the baseband unit,
The at least one link is a digital link, configured to relay a payload signal at a selectable payload rate, and further configured to relay a timing signal at a fixed timing rate, and at the selectable payload rate An active antenna array in which the timing signal is embedded in the payload signal.
前記伝送偏差が、振幅偏差、位相偏差および遅延偏差のうちの少なくとも1つを含む、請求項9に記載の能動アンテナ列。 The measuring unit is configured to measure transmission deviations accumulated when transmitting using the individual transmitting / receiving units;
The active antenna array according to claim 9, wherein the transmission deviation includes at least one of an amplitude deviation, a phase deviation, and a delay deviation.
前記受信偏差が、振幅偏差、位相偏差および遅延偏差のうちの少なくとも1つを含む、請求項9または10に記載の能動アンテナ列。 The measuring unit is configured to measure a reception deviation accumulated when receiving using each of the transmitting and receiving units;
The active antenna array according to claim 9 or 10, wherein the reception deviation includes at least one of an amplitude deviation, a phase deviation, and a delay deviation.
基地局から受信された基地局信号に応答して固定タイミングレートでグローバルタイミング信号を生成し、
選択可能なペイロードレートで少なくとも1つのペイロード信号に前記グローバルタイミング信号を埋め込み、
少なくとも1つのリンクにわたって前記少なくとも1つのペイロード信号を転送し、
前記グローバルタイミング信号から少なくとも1つの送受信部用の少なくとも1つのローカルタイミング信号を取り出し、
個々の前記ローカルタイミング信号に従って前記少なくとも1つのペイロード信号を中継することを含み、
前記タイミングレートから独立して前記選択可能なペイロードレートが選択可能である方法。 A method for relaying a radio signal in a mobile communication network, comprising:
In response to the base station signal received from the base station, generates a global timing signal at a fixed timing rate,
Embedding the global timing signal in at least one payload signal at a selectable payload rate;
Transferring the at least one payload signal over at least one link;
Extracting at least one local timing signal for at least one transceiver from the global timing signal;
Relaying the at least one payload signal according to individual local timing signals;
The method wherein the selectable payload rate is selectable independently of the timing rate.
結合された伝送信号を取り出し、
それぞれの前記結合された伝送信号と前記少なくとも1つのペイロード信号との間の伝送偏差を測定し、
伝送補償を計算し、
伝送補償を課す
ことを含む、請求項13に記載の方法。 Compensating said
Take the combined transmission signal,
Measuring a transmission deviation between each said combined transmission signal and said at least one payload signal;
Calculate transmission compensation,
14. The method of claim 13, comprising imposing transmission compensation.
結合された受信信号を取り出し、
それぞれの前記結合された受信信号と前記少なくとも1つのペイロード信号との間の受信偏差を測定し、
受信補償を計算し、
受信補償を課す
ことを含む、請求項13に記載の方法。 Compensating said
Take the combined received signal,
Measuring a reception deviation between each of the combined received signals and the at least one payload signal;
Calculate reception compensation,
14. The method of claim 13, comprising imposing reception compensation.
基地局に結合されたベースバンド部と、
少なくとも1つのアンテナ要素により終端される複数の送受信部と、
前記複数の送受信部のそれぞれを前記ベースバンド部に結合する少なくとも1つのリンクとを備え、
前記少なくとも1つのリンクが、デジタルリンクであり、選択可能なペイロードレートでペイロード信号を中継するように構成され、さらに固定タイミングレートでタイミング信号を中継するように構成され、前記選択可能なペイロードレートで前記タイミング信号が前記ペイロード信号に埋め込まれるコンピュータプログラム製品。 A computer program product comprising a non-transitory computer-usable medium having internally stored control logic for causing a computer to produce an active antenna array for a mobile communication network, the active antenna array comprising:
A baseband unit coupled to the base station;
A plurality of transmission / reception units terminated by at least one antenna element;
And at least one link coupling each of the plurality of transmitting / receiving units to the baseband unit,
The at least one link is a digital link, configured to relay a payload signal at a selectable payload rate, and further configured to relay a timing signal at a fixed timing rate, and at the selectable payload rate A computer program product in which the timing signal is embedded in the payload signal.
前記コンピュータに、基地局から受信されたペイロード信号に応答して固定タイミングレートでグローバルタイミング信号を生成させるための第1のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段と、
前記コンピュータに、選択可能なペイロードレートで少なくとも1つのペイロード信号に前記グローバルタイミング信号を埋め込ませるための第2のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段と、
前記コンピュータに、少なくとも1つのリンクにわたって前記少なくとも1つのペイロード信号を転送させるための第3のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段と、
前記コンピュータに、前記グローバルタイミング信号から少なくとも1つの送受信部用の少なくとも1つのローカルタイミング信号を取り出させるための第4のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段と、
前記コンピュータに、個々の前記ローカルタイミング信号に従って前記少なくとも1つのペイロード信号を中継させるための第5のコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段とを含み、
前記タイミングレートから独立して前記選択可能なペイロードレートが選択可能であるコンピュータプログラム製品。 A computer program product comprising a non-transitory computer-usable medium having internally stored control logic for causing a computer to relay a radio signal in a mobile communication network, the control logic comprising:
First computer readable program code means for causing the computer to generate a global timing signal at a fixed timing rate in response to a payload signal received from a base station;
Second computer readable program code means for causing the computer to embed the global timing signal in at least one payload signal at a selectable payload rate;
Third computer readable program code means for causing the computer to transfer the at least one payload signal over at least one link;
Fourth computer readable program code means for causing the computer to extract at least one local timing signal for at least one transceiver from the global timing signal;
Fifth computer readable program code means for causing the computer to relay the at least one payload signal in accordance with each local timing signal;
A computer program product wherein the selectable payload rate is selectable independently of the timing rate.
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